氢能作为一种清洁能源备受人类的青睐。为了推广氢能的使用,有效的制取氢气、安全且经济的储存氢气、灵敏迅速的氢气监测成为亟待解决的问题。因此,研究具有高能量密度、高存储容量、使用安全方便的储氢材料是开发氢能源的重点之一。此外,研究开发具有灵敏度高、响应速度快和安全清洁的氢敏材料也是氢能源推广应用的一个重要方面。针对上述问题,本论文围绕高容量储氢材料的制备与储氢机制和高性能氢敏材料的合成与气敏机理来进行研究,具体研究内容如下:通过高能球磨法成功制备出C₆₀/Mg及CNTs/Mg纳米复合材料,对所得材料微观结构、组成、储氢性能和储氢机理进行了研究。PCT测试结果表明C₆₀/Mg材料在300 ^oC和45 bar下的吸氢容量为12.5 wt.%,并通过结合实验测试结果和理论计算结果对材料的储氢机理进行了详细研究。CNTs/Mg复合材料的吸放氢过程可以在280 ^oC和很低的氢气压力（2.5 bar）下进行,储氢容量可达6.90 wt.%。同时,由于碳纳米管优秀的支撑作用,在进行多次吸放氢循环测试后,材料的形貌仍然保持不变。通过模板诱导方法在同一反应体系中成功获得双晶相ZnSnO₃:面心立方相和正交相。通过X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和紫外可见吸收光谱等测试方法对两种材料的形貌、结构、形成机理、氢敏性能及机制进行了研究。它们均由纳米颗粒组成且具有多孔结构,从而对氢气在较低工作温度下体现出较高灵敏度。例如在260 ^oC时,面心立方相ZnSnO₃空心微球对100 ppm氢气的灵敏度为12.0。在以上工作基础上,应用ZnO纳米棒做为模板及反应物,成功制备了具有核壳分级结构的ZnO/ZnSnO₃纳米棒阵列。研究结果表明两种外延半导体形成的Z型能带结构,实现了该复合材料内部电子和空穴的分离加强,致使材料表面形成更多的电子,促进空气中氧的吸附和增加氧离子（O₂^-和O^-）的表面浓度,从而大大提高了材料对多种气体的敏感性能,例如异质外延生长的ZnO/ZnSnO₃纳米棒阵列对30 ppm氢气的敏感度达到13.0,且响应和回复时间均在20 s以内。